Simuler la turbulence de l'Atlantique Nord au kilomètre

Image du mois - novembre 2018

Instantanée de la moyenne horaire de la vorticité relative de surface (rotationnel du courant de surface) tirée de l'expérience en cours NEMO - eNATL60 ; en haut : domaine horizontal eNATL60 complet ; en bas : zoom sur la région encadrée en jaune sur la figure supérieure (Credits Ocean Next)
Instantanée de la moyenne horaire de la vorticité relative de surface (rotationnel du courant de surface) tirée de l'expérience en cours NEMO - eNATL60 ; en haut : domaine horizontal eNATL60 complet ; en bas : zoom sur la région encadrée en jaune sur la figure supérieure (Credits Ocean Next)

L'importance des écoulements océaniques à l'échelle du kilomètre (aussi appelés turbulences sub-mésoéchelles) dans la régulation du climat de la Terre est reconnue, comme partie intégrante de la circulation océanique mondiale. Pour mieux comprendre leur contribution, des simulations numériques réalistes de l'écoulement océanique complet a été conçu en trois dimensions dans le bassin de l'Atlantique Nord, à très une très haute résolution horizontale et verticale. Elles sont actuellement mises en oeuvre par Ocean Next en étroite collaboration avec l'équipe Meom (MultiscalE Ocean Modelling) de l'Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE, Grenoble, France) dans le cadre du projet ReSuMPTiOn (Revealing SubMesoscale Processes and Turbulence in the Ocean), mené par Ocean Next. L'expérience développée dans cet objectif, eNATL60, a une configuration avec une grille d'environ 1 km de résolution horizontale sur 300 niveaux verticaux. Elle est basée sur le modèle océanique Nemo, incluant les mouvements dûs aux marées. 

Ce type de simulation de courants océaniques à ultra-haute résolution n'a été rendu possible que récemment, grâce à l'augmentation des capacités des supercalculateurs modernes. L'ensemble des résultats des simulations fournira à la communauté océan/climat un ensemble de données novatrices pour l'étude des interactions entre les caractéristiques à échelle fine et les composantes à plus grande échelle du courant océanique. Il servira également à préparer les missions satellitaires à venir, y compris la mission altimétrique Swot. Swot observera la dynamique des océans de surface à une résolution d'une précision inédite. Le présent projet permettra de mettre au point un système prêt à simuler, à assimiler, à interpréter et à développer davantage (y compris en profondeur) l'information qui sera obtenue par Swot. 

Les observations satellitaires altimétriques Swot à haute résolution spatiale, combinées à cet ensemble de simulations océaniques ultra-haute résolution, devraient conduire à des percées majeures dans notre compréhension du rôle joué par la turbulence océanique à petite échelle (et par les marées) pour influencer la circulation océanique à grande échelle, et donc le système climatique. Les simulations de ce projet serviront également de banc d'essai pour la conception de la prochaine génération de modèles pour le service de surveillance du milieu marin de Copernicus.

Remerciements

Prace est remercié pour avoir permis l'accès au supercalculateur "MareNostrum" du Barcelona Supercomputing Center (BSC, Espagne) à Ocean Next.

Animation de la vorticité relative du courant de surface horaire, sur tout l'Atlantique Nord et sur la zone entourée plus haut (Crédits Ocean Next)

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Références :

  • Le Sommer, J., J.-M. Molines , A. Albert, L. Brodeau, A. Ajayi, L. Gomez Navarro, E. Cosme, T. Penduff, B. Barnier, J. Verron, P. Brasseur, P. Rampal and E. Chassignet. NATL60: A North Atlantic ocean circulation model dataset based on NEMO for preparing SWOT altimeter mission. In preparation for Geoscientific Model Development.